炭黑/碳纤维/ABS电磁屏蔽复合材料的制备及其性能研究

采用硅烷偶联剂KH550改性炭黑(CB),浓硝酸氧化碳纤维(CF),将表面处理前后的炭黑和碳纤维与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂通过混炼挤出制备了电磁屏蔽复合材料,考察了炭黑、碳纤维含量及表面处理对复合材料体积电阻率和屏蔽效能的影响。实验结果表明,采用KH550改性炭黑可以达到改性目的,浓硝酸氧化碳纤维后,其表面接上了羰基和羧基。随着炭黑含量增加,复合材料的体积电阻率逐渐下降,且变化规律符合"渗滤效应",在100～1800MHz频率范围内,屏蔽效能逐渐增加,采用1%KH550改性炭黑后,导电性能和屏蔽效能均得到提高。加入碳纤维后,复合材料的导电性能和屏蔽效能均有较大提高,且含量为2%时,分别达到最大值,采用浓硝酸氧化碳纤维后,导电性能得到进一步提高,屏蔽效能提高了1dB左右。     

电磁屏蔽复合材料的屏蔽性能预测

建立了填充椭球颗粒电磁屏蔽复合材料等效电磁参数的物理模型,基于变分原理和电磁波传输理论推导出其电磁屏蔽性能的预测公式,计算了不同填充条件下复合材料的屏蔽效能及反射率,分析了填料显微结构特征(浓度、形状、尺寸、分布方式)对复合材料屏蔽性能的影响规律.结果表明,复合材料屏蔽效能和反射率随填料填充浓度、长径比的增加而增大;针形和片形填料优于球形填料且定向分布好于随机分布;材料的反射率在特定的填充浓度及填料尺寸下存在峰值。屏蔽效能的计算结果与实验上填充球形银包羰基铁和镀镍短碳纤维的屏蔽复合材料的测试数据拟合较好。     

膨胀石墨/金属网/ABS复合材料电磁屏蔽性能的研究

以膨胀石墨(EG)和金属网(MN)作为电磁屏蔽基元材料与ABS树脂采用共混、挤出、热压等成型工艺制备了电磁屏蔽复合材料,研究了膨胀石墨的含量、处理方式、复合材料的厚度和金属网的目数对电磁屏蔽复合材料屏蔽性能的影响。结果表明,在膨胀石墨/ABS电磁屏蔽复合材料中,其电磁屏蔽效能随着膨胀石墨含量增加及复合材料厚度增加而增大,膨胀石墨经超声处理后,可以提高复合材料的屏蔽效能。在两种单层金属网/ABS电磁屏蔽夹层复合材料中,屏蔽效能并不随着金属网目数增加而增大。在30MHz～1.8GHz频率范围内,200目不锈钢网/ABS复合材料和100目铜网/ABS复合材料的屏蔽性能最好,最大屏蔽效能分别为76.1和70dB。在多相电磁屏蔽复合材料中,膨胀石墨/不锈钢网/ABS复合材料的屏蔽效能比不锈钢网/ABS复合材料高约5dB。     

化学镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料电磁屏蔽性能

采用化学镀方法对碳纤维进行表面镀镍,采用SEM、EDX、XRD分析了镀镍碳纤维的微观形貌、镀层成分和镀层结构,通过电阻测试研究了镀镍碳纤维的导电性.将体积分数为2.5％、5％、7.5％、10％的镀镍碳纤维作为导电填料制备镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料,并用屏蔽室法测试了不同频段复合材料的屏蔽效能.结果表明:碳纤维化学镀镍后,表面形成了一层均匀的复合镀层,镀层中镍的质量分数高达94％,镀镍碳纤维的电阻值仅为碳纤维原丝的1/54.镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料的电磁屏蔽能力较碳纤维原丝有所提高.复合材料的屏蔽效能随镀镍碳纤维添加量的增加而升高.在低频频段(kHz频段),复合材料的屏蔽能力主要决定于材料的本征参数,不同镀镍碳纤维含量的镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料的屏蔽能力相差不大;在中高频频段(MHz、GHz频段),镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料屏蔽效能主要决定于材料的电阻率.     

化学镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料电磁屏蔽性能

采用化学镀方法对碳纤维进行表面镀镍, 采用SEM、 EDX、 XRD分析了镀镍碳纤维的微观形貌、 镀层成分和镀层结构, 通过电阻测试研究了镀镍碳纤维的导电性。将体积分数为2.5%、 5%、 7.5%、 10%的镀镍碳纤维作为导电填料制备镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料, 并用屏蔽室法测试了不同频段复合材料的屏蔽效能。结果表明: 碳纤维化学镀镍后, 表面形成了一层均匀的复合镀层, 镀层中镍的质量分数高达94%, 镀镍碳纤维的电阻值仅为碳纤维原丝的1/54。镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料的电磁屏蔽能力较碳纤维原丝有所提高。复合材料的屏蔽效能随镀镍碳纤维添加量的增加而升高。在低频频段(kHz频段), 复合材料的屏蔽能力主要决定于材料的本征参数, 不同镀镍碳纤维含量的镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料的屏蔽能力相差不大; 在中高频频段(MHz、 GHz频段), 镀镍碳纤维/环氧树脂复合材料屏蔽效能主要决定于材料的电阻率。     

多层碳纤维毡复合材料的电磁屏蔽性能研究

通过对多层碳纤维毡(CFF)/环氧树脂(EP)复合材料的厚度、碳毡含量以及碳黑填充的设计,制备了多种多层结构碳纤维毡复合材料,研究了多层碳纤维毡复合材料的屏蔽性能。结果表明:随着厚度的增加,多层结构复合材料的屏蔽效能呈增高趋势;随碳毡含量的升高,多层结构复合材料的单位厚度屏蔽效能逐渐增高;碳黑(CB)的添加能进一步提升材料的屏蔽效能,碳黑填充位置的不同对多层结构复合材料的屏蔽效能影响较大;在4.00 GHz时, CFF-CB-GFF结构的屏蔽效能可达到约71 dB,可作为优良的结构功能一体化屏蔽材料。     

聚合物基电磁屏蔽复合材料的结构设计与性能研究进展

对近年来关于聚合物基电磁屏蔽材料的报道进行了综述.重点总结分析了不同结构(如多孔结构、隔离结构和分层结构)及其他特殊结构聚合物基电磁屏蔽材料的屏蔽效能和屏蔽机制.与均匀分布聚合物基复合材料相比,通过结构设计使填料富集,再取向并连通从而形成高效导电网络,不仅能减少填料用量,且能有效提高复合材料的电磁屏蔽性能.最后,提出了...     

石墨烯/聚苯胺复合材料的电磁屏蔽性能

采用直流电弧放电法制备高结晶性石墨烯, 利用乙醇助溶分散法得到石墨烯/聚苯胺电磁屏蔽复合材料, 研究不同掺杂比例的石墨烯/聚苯胺复合材料的电磁屏蔽性能。拉曼光谱分析表明: 由于石墨烯与聚苯胺之间的相互作用, 复合材料中聚苯胺特征峰比纯聚苯胺特征峰稍弱或向低频方向移动。复合物的电导率随石墨烯掺杂量的增加而增大, 当掺杂质量分数为25%时, 其电导率达到19.4 S/cm, 接近纯石墨烯电导率(20.1 S/cm)。频率为2~18 GHz时, 复合材料的电磁屏蔽效能随着石墨烯掺杂量和频率的增大而增强; 当石墨烯掺杂质量分数为25%时, 总屏蔽效能在2~18 GHz范围内由19.8 dB增至34.2 dB, 增加了约42%, 其中吸收部分占总屏蔽效能的比例为66%~81%, 这表明石墨烯/聚苯胺复合材料的电磁屏蔽性质是以电磁波吸收为主; 同时也说明了拥有特殊结构与特性的石墨烯是一种较好的聚苯胺填料, 在微波屏蔽与微波吸收领域将会有广阔的应用前景。     

水泥基纳米石墨复合材料的电磁屏蔽性能

以纳米石墨微片作为导电填料,水泥作为基体,制备高导电性复合材料,研究其电磁屏蔽等性能.探讨纳米石墨微片、含水量、龄期对复合材料的导电性及电磁屏蔽效能的影响.结果表明,质量分数为15%的纳米石墨微片制得的复合材料的性能为最佳,其体积电阻率为22.3Ω·cm,电磁屏蔽效能达到22.60dB(1.5GHz).     

复合材料屏蔽效能测试方法的研究

对平板型复合材料屏蔽效能的测量概括起来可以分为两大类：“近场法”和“远场法”、“近场法”主要用来测量材料对电磁波近场（磁场为主）的屏蔽效能,“远场法”主要用来测量材料对电磁波远场平面波的屏蔽效能。本文对上述两类方法的原理,适用范围等作了详细阐述。     

Fe78Si9B13非晶合金晶化过程的电阻变化研究

采用直流四端接线法测量Fe_(78)Si_9B_(13)非晶合金在等温退火和升温过程中的电阻变化.结果表明,当温度高于693K时非晶结构易被热效应所影响.与DSC法相比较,直流电阻四端接线法的优点是能够反映出晶化的形核阶段.但是R-T曲线上所反映的晶化第二阶段的特征不明显,晶化第二阶段产物Fe_2B的电阻率比第一阶段产物Fe_3B的高可能是造成这一现象的原因.     

LDPE-Ni/多晶铁纤维电磁屏蔽包装材料研究

为制备一种性能优良,使用方便的电磁屏蔽包装材料,用多晶铁纤维和镍粉作为导电填料,填加到LDPE中,制备成了LDPE-Ni/多晶铁纤维电磁屏蔽材料.研究发现,该材料的屏蔽效能值为20dB;"渗滤阈值"为20%～25%;由于多晶铁纤维的复合磁损耗机理,材料的具有一定的吸波功能;当多晶铁纤维和镍粉的含量为18%时,复合材料达到最大拉伸强度12.5MPa,而其断裂伸长率呈下降趋势.     

热处理对FeCuNbSiB/丁基橡胶复合材料电磁屏蔽性能的影响

研究了热处理工艺对Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶粉体/丁基橡胶复合材料电磁屏蔽性能的影响。结果表明,Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9粉体在非晶态时经过350℃×1h的退火处理后,其复合材料的屏蔽性能达到最佳。粉体经550℃×2h晶化处理后,屏蔽性能得到进一步改善,在1000～6000MHz频段内,其|SE|值比经350℃×1h退火处理后的高出2～3dB;复合材料的后续热处理对屏蔽性能影响较大,特别是粉体处于非晶态时,后续热处理对屏蔽性能改善的幅度最大,当f1000MHz时,与未后续热处理的材料相比,经过180℃×6h后续热处理试样的|SE|上升3dB以上。     

多壁碳纳米管/聚乙烯醇复合材料电磁屏蔽性能研究

通过熔融共混、流延成膜法制备了多壁碳纳米管/聚乙烯醇(MWCNTs/PVA)复合材料,并研究了碳纤维作为增强体的作用。扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、热重分析表明:MWCNTs在PVA基体中均匀分散且形成了良好的空间导电网络;MWCNTs的加入会使吸收峰转移并与PVA发生键合反应;MWCNTs/PVA复合材料具有优异的热稳定性,热分解温度低于105℃时只有少量水分蒸发。导电性和电磁屏蔽测试表明,MWCNTs/PVA复合材料电磁屏蔽性能随其导电性的增强而提高,MWCNTs质量分数为1.2%的复合材料样品,在干扰电磁波频率为1~18GHz频段上具有良好的屏蔽性能,当干扰电磁波频率为13.3GHz时,其屏蔽效能为36.7dB。碳纤维可以增强MWCNTs/PVA复合材料的屏蔽性能,MWCNTs质量分数为0.6%的碳纤维增强MWCNTs/PVA复合材料样品,在干扰电磁波频率为1~18GHz频段时,其电磁屏蔽效能大于40dB。     

SiC/Ni复合型电磁屏蔽涂料的研究

填料的电磁性能直接影响所制备涂料的屏蔽效能。本文使用不同混合比的SiC/Ni作为填料,进行组份复合和层状复合,对获得的电磁屏蔽涂层进行了研究。实验证明SiC的加入降低了Ni涂料的电磁屏蔽效能。SiC/Ni涂料层状复合后的电磁屏蔽效能比单组分涂料高。SiC在高频段有屏蔽性能。     

孔隙率对三维针刺C/C复合材料电磁屏蔽性能的影响

通过多次重复先驱体浸渍裂解(PIP)工艺过程,改变材料的孔隙率和体密度,制备不同孔隙率的三维针刺碳/碳(C/C)复合材料,并研究了在8.2~12.4GHz频率范围内(X波段)不同孔隙率C/C复合材料的电磁屏蔽效能。结果表明:适当降低孔隙率有利于提高C/C复合材料的总电磁屏蔽效能和电磁吸收屏蔽效能,当开气孔率为33.4%时,C/C复合材料具有最大的电磁屏蔽效能(40dB),且电磁吸收屏蔽效能(30dB)远大于电磁反射屏蔽效能(12dB),是极具潜力的高吸收低反射电磁屏蔽材料。     

天然橡胶/改性碱木素复合材料的制备及性能研究

对碱木素进行羟甲基化改性,并以此为原料制备天然橡胶/改性碱木素复合材料。研究了复合材料的力学性能、热稳定性、加工性能以及碱木素的微观形貌。结果表明:当甲醛用量为1.0mol/kg碱木素,改性碱木素添加量为10%,丙三醇添加量为6g/100g改性碱木素时,复合材料的力学性能最优。热重分析显示:天然橡胶和复合材料的热稳定性十分接近,复合材料的成炭量有所增加。橡胶加工性能分析(RPA)表明:碱木素经改性后,在天然橡胶中的分散性得到了改善,与天然橡胶基体的相容性得到了提高;复合材料的储能模量、损耗模量和损耗因子增加。     

多角形非晶粉/硅橡胶复合薄膜压磁性能研究

分别以FeCuNbSiB和FeSiB非晶粉为粉体与硅橡胶复合,制成具有压磁效应的复合薄膜。利用4284A阻抗分析仪对两种薄膜的压磁特性进行了研究。研究表明,非晶FeCuNbSiB粉体/硅橡胶和FeSiB粉体/硅橡胶复合薄膜均具有良好的压磁性能,对于FeCuNbSiB粉体/硅橡胶复合薄膜,在压应力<0.6MPa,频率低于200kHz的条件下,压磁效应敏感;对于FeSiB粉体/硅橡胶复合薄膜在0～1.45MPa内,薄膜的压磁效应变化幅度比较均匀;薄膜中粉体含量越高,复合薄膜的压磁效应越大,当含量为83.3%(质量分数)时,压磁性能最好;相同条件下,以FeCuNb-SiB为粉体制成的复合薄膜的压磁性能优于以FeSiB为粉体制成的薄膜的压磁性能。